抗擊癌症和新冠肺炎:科學家寄希望於乾細胞

© AP Photo / Keystone, Gaetan BallyОбразец эмбриональных стволовых клеток взят из жидкого азота в лаборатории в Женеве, Швейцария
Образец эмбриональных стволовых клеток взят из жидкого азота в лаборатории в Женеве, Швейцария - 俄羅斯衛星通訊社
科學家對用乾細胞解決醫學難題的研究越來越多。最新數據顯示,乾細胞藥物甚至可用於對抗新冠肺炎。乾細胞醫用會給人類帶來哪些新的機會?俄羅斯“5-100”計劃院校專家就此進行瞭解讀。

乾細胞和新冠病毒 
9月初有消息稱,特朗普感染新冠病毒後,醫生為其使用了再生元公司(Regeneron)製造的抗體“雞尾酒”,特朗普本人稱之有“奇效”。再生元公司開發此療法借助的是HEK 293細胞系,該細胞系最初是1973年從荷蘭流產胎兒身上發現的,而乾細胞本身沒有入藥。 
2020年秋,其他科學家還提出了有效利用乾細胞治療新冠肺炎的可能性。美國專家申請使用基於臍帶間充質乾細胞制備的藥劑 。以色列專家則同時提出多種使用乾細胞治療新冠患者出現的急性危險呼吸窘迫症狀的方案。
專家認為,由於間質乾細胞可抑制免疫系統的過度活躍,並促使重症患者肺部等器官衰竭得到恢復,因此將其用於治療新冠肺炎的前景很大。 
 
甚麼是乾細胞? 
乾細胞是用於人體自我更新的一種通用“建築材料”。它們存在於人體生長的各個階段,可以分裂繁殖,同時保持不變。必要時可以在分裂過程中改變“程序”,創造其他新的特化細胞,例如血液細胞和各器官細胞,代替“服役期滿”的老細胞。 
胚胎乾細胞非常特別。首先,它們可以無限長期分裂;其次,其後代細胞可以轉化成任何特化細胞,無論是腦神經元、肝細胞或腸上皮細胞,只需設定必要的分子遺傳“程序”即可。 
但出於倫理道德原因,人類胚胎細胞材料不能用於醫學目的或純科研目的,大多數國家禁止開展與此類細胞有關的工作。因此,生物學家不得不另辟蹊徑。2006年,日本科學家山中伸彌首次獲得胚胎乾細胞類似物,並憑此斬獲諾貝爾獎。 
胚胎乾細胞類似物可以使人有機會進行人工再生並治癒重大疾病。如果從癌症患者體內提取出所謂的腫瘤相關T細胞,進行改進並放回,可以完全治癒癌症。T細胞是人體的主要武器,來源於骨髓中的白細胞,可確保識別並消滅攜帶外來抗原的細胞。 
 
克服先天遺傳缺陷 
得益於俄羅斯NRNU MEPhI 大學、中國廣州大學和美國哈佛大學開展的大型項目所取得的成果,如今,獲得T細胞類似物已成為可能。 
此外,NRNU MEPhI大學和俄羅斯衛生部國家內分泌學醫學研究中心科學家也在借助乾細胞類似物研究治療造成腎上腺皮質功能減退的先天性遺傳缺陷的方法。這種疾病的發病時間一般在出生後的幾個星期內,對嬰兒生命構成嚴重威脅。 
NRNU MEPhI大學基因工程實驗室主任帕維爾·沃爾奇科夫向衛星通訊社表示:

“在這種情況下,採用常規基因療法是不夠的:腎上腺皮質乾細胞更新速度很快,因此送入的功能性基因複製品的活性只能持續8至12周,之後活性減退。” 

NRNU MEPhI科學家為解決這一問題,提出通過基因編輯來“修補”非功能性基因組。 
科學家目前在用實驗室小鼠來開展相關研究,但要完全解決問題,還需使用人類基因組進行實驗。專家稱,有兩個可行方案,創建帶有人類基因位點的小鼠模型,或使用in vitro體外基因編輯系統。 
 
加速生長並節約成本 
乾細胞有望用於組織工程(構建組織和器官,用於移植)。最新研究成果包括用乾細胞培植微型人類心臟、胎兒腦部模型以及食道。 
康德波羅的海聯邦大學科學家正在研究用成體乾細胞製造神經元來進行移植,用以治療脊髓損傷、神經組織受損以及神經退行性疾病等病症。 
現在,為刺激神經乾細胞分化,通常會往細胞環境中添加生長因子和酶。專家認為,這種方法成本非常高,乾細胞分化需要很長時間。 
康德波羅的海聯邦大學新型磁性材料實驗室高級研究員葉卡捷琳娜·列瓦達向衛星通訊社表示:

“我們計劃用我們的方法進行改進。壓電聚合物等材料不僅製作便宜,而且便於使用。我們的方法本身則有助於加快乾細胞發展為某類神經元的過程。” 

康德波羅的海聯邦大學高級研究員阿卜杜勒卡里姆·阿米羅夫告訴衛星通訊社記者:“我們計劃將新型材料用作生物體培養基,並用磁場和電場使其擁有必要的刺激功能。這種方法與使用單一場相比,效果會更好。” 
 
個性化抗癌療法 
從特定的人身上提取的成體乾細胞可用於制定個性化癌症診斷方案,以及初步篩查具有抗癌活性的物質。 
專家稱,乾細胞不僅是血液細胞和組織細胞的通用“建設材料”,而且也支持身體內惡性腫瘤的生長,使其更加耐藥,進而加大治療難度。尋找到能夠克服這些障礙的最有效的治療方式是醫生和科學家面臨的緊迫任務。 
全世界的科學家都在研究新的腫瘤疾病模型,既研究相對簡單的腫瘤細胞(球體)和腫瘤碎片(細胞器)3D模型,也研究複雜的器官芯片技術。 
喀山聯邦大學基礎醫學和生物學研究所精准和再生醫學科學臨床中心正在研發專門的測試系統:將乾細胞、腫瘤細胞和免疫細胞共同培養,加入特殊的胞外基質,使細胞在類似人體天然腫瘤組織的三維空間中生存。 
此項研發有助於有效獲得類似人體腫瘤的三維類組織結構,並在體外模擬腫瘤轉移和形成抗藥性的過程。 

喀山聯邦大學教授、諾丁漢大學基礎醫學榮譽教授阿爾貝特·里茲瓦諾夫稱:“科學家研發的測試系統還可用患者本人的乾細胞、腫瘤細胞和免疫細胞,為患者制定個性化抗癌方案。
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